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Comment s’étalent des tensioactifs à la surface d� ??un liquide ? en particulier, lorsqu� ??ils sont aussi miscibles dans ce liquide� ?�

Arnaud Saint-jalmes, IPR, Rennes

par Salmon Jean-Baptiste - publié le

Une molécule tensioactive, à cause de sa nature amphiphile, va pouvoir à la fois s� ??adsorber à une interface liquide et former des structures supramoléculaires en volume. L� ??adsorption aux interfaces et les changements induits par les tensioactifs jouent alors un rôle crucial dans la stabilité de dispersions liquides comme les mousses ou les émulsions. En plus des propriétés à l� ??équilibre, l� ??apparition de gradients de concentration de tensioactifs à l� ??interface se traduit par des écoulements interfaciaux et volumiques couplés (effet Marangoni). Ce type d� ??écoulement apparaît dans de nombreuses situations expérimentales, et s� ??avère important pour comprendre la dynamique de films liquides ou la stabilité de dispersions.
Dans cet exposé, je présenterai les résultats obtenus dans une configuration expérimentale où l� ??on dépose localement, à débit constant, une solution aqueuse concentrée de tensioactifs sur un réservoir d� ??eau pure. L� ??étalement interfacial et les écoulements volumiques induits ont été principalement étudié pour le cas de tensioactifs non-miscibles. De façon inattendue, le cas où les tensioactifs sont miscibles dans le réservoir est peu décrit, bien que pertinent pour de nombreuses situations concrètes. En ajoutant une miscibilité finie des tensioactifs, on peut se demander comment l� ??excès local de tensioactifs se réarrange entre l� ??interface et le réservoir et comment l� ??affinité du tensioactif pour le réservoir modifie l� ??étalement à l� ??interface.
Grâce à différents types de traceurs, et notamment des gouttelettes d� ??huile de taille micronique, nous avons pu suivre l� ??étalement pour des tensioactifs d� ??affinités variables pour le réservoir, et dont la concentration micellaire critique (cmc) varie sur près de 3 ordres de grandeurs. Nos expériences montrent de nombreux comportements contre-intuitifs, fortement contrôlés par la miscibilité du tensioactif, et que nous regroupons sous le terme de « ressaut capillaire ». En particuliers, l� ??étalement rapide du tensioactif se retrouve limité à une zone de taille finie, directement reliée à la miscibilité finie du tensioactif. Je présenterai en détails les caractéristiques de ces étalements, nos tentatives de modélisation, et comment cette configuration expérimentale peut se transformer en une méthode de mesure rapide et macroscopique de la cmc d� ??un tensioactif.

Sebastien Le Roux, Isabelle Cantat, Arnaud Saint-Jalmes

Institut de Physique de Rennes

M. Roché, Z. Li, H.A. Stone

Department of Mechanical and Aerospace Engineering, Princeton University.